20-го февраля 2021 г. к Международной космической станции (МКС) стартует 15-я грузовая миссия Northrop Grumman. Среди прочего оборудования на борту американского корабля «SS. Katherine Johnson» окажется и Spaceborne Computer-2 (SBC-2) — фактически серийная платформа HPE, оптимизированная для периферийных вычислений и лишь в части отдельных элементов конструкции отличающаяся от доступных земным заказчикам систем.

С самого начала космической эры главную вычислительную нагрузку, связанную с различной деятельностью за пределами атмосферы нашей планеты, несли наземные компьютерные центры. По мере того, как к МКС пристыковывались всё новые лабораторные и экспериментальные модули, обеспечивать цифровую поддержку проводимых в космосе экспериментов становилось всё сложнее.

Мощности серверов на поверхности Земли росли — но пропускная способность канала связи с МКС (50 Мбит/с стабильно, в пределе до 300 Мбит/с) до сих пор сопоставима с доступными, к примеру, в крупных городах России гражданскими широкополосными соединениями. Для обмена электронной почтой с родными и ведения микроблогов о космосе этого достаточно, но для передачи в реальном времени данных с современных экспериментальных установок — уже нет.

В 2017 г. HPE разработала и запустила в партнёрстве с NASA концептуальный орбитальный компьютер, так прямо и названный — Spaceborne Computer. Учитывая, что на МКС уже с 1998 г. эксплуатируются почти серийные ноутбуки (с модифицированной системой теплоотвода, поскольку в невесомости тёплый воздух сам не будет подниматься от нагретой поверхности), и опыт работы с ними вполне позитивный, логично было бы отправить в космос и более мощную вычислительную систему. Ведь после околоземной орбиты следующие остановки в программе пилотируемой космонавтики — Луна и Марс, а на таком отдалении от колыбели человечества полагаться на ЦОДы, размещённые на её поверхности, будет уже совсем опрометчиво.

Платформа Spaceborne Computer оперировала на МКС в течение года и подтвердила, что серийный в своей основе сервер, адаптированный к эксплуатации в космосе (со специально разработанным ПО, с модифицированной системой отвода тепла, с повышенной вибрационной устойчивостью для преодоления перегрузок и тряски на старте и т. п.), вполне способен справляться со своими задачами на низкой околоземной орбите.

Подготовленный к запуску 20-го февраля SBC-2 представляет собой ориентированную на выполнение периферийных вычислений платформу, состоящую из системы HPE Edgeline Converged Edge и сервера HPE ProLiant. Цель платформы — получать и обрабатывать, по возможности в режиме реального времени, плотные потоки информации от различных источников внутри самой МКС и в её окрестностях, включая внешние датчики, камеры наблюдения и даже спутники на орбитах по соседству.

Высокопроизводительные графические адаптеры обеспечивают эффективную обработку насыщенных визуальных данных, таких как снимки полярных шапок или изображения от медицинских приборов. Кроме того, мощные графические процессоры отлично подходят для реализации задач компьютерной аналитики, машинного обучения и искусственного интеллекта. В результате нагрузка на канал связи МКС с Землёй ощутимо снижается, а время получения по-настоящему ценных результатов из плотного потока космических данных сокращается.

Вот лишь несколько задач, к решению которых предполагается привлекать космическую edge-систему:

  • контроль физического состояния экипажа МКС в режиме реального времени путём автоматизированной обработки рентгеновских снимков, сонограмм и иных показаний медицинского оборудования,
  • аналитика данных об автомобильном трафике с учётом не только перемещения видимых из космоса авто по дорогам, но и стоящих на парковках машин,
  • сбор информации о моментальном качестве земной атмосферы путём изучения показателей газовой эмиссии, присутствия твёрдых загрязняющих частиц в воздухе и т. п.,
  • отслеживание перемещающихся в космосе и атмосфере объектов — от самолётов до ракет.

Применённое в SBC-2 «железо» успело уже зарекомендовать себя на других аналогичных по аппаратному составу периферийных вычислительных платформах НРЕ, используемых земными заказчиками в нефтегазовой отрасли, на промышленном производстве и в оборонной сфере. Основу платформы составляет HPE Edgeline Converged EL4000 Edge System, специально разработанная для эксплуатации в сложных условиях окружающей среды система, устойчивая к кратковременным сильным ударам и продолжительной тряске, способная работать в широком диапазоне температур.

Второй компонент орбитальной платформы — прекрасно знакомый в том числе и российским заказчикам сервер HPE ProLiant DL360. Это на сегодня своего рода индустриальный стандарт де-факто для высокопроизводительных и компактных инсталляций — в том числе в применении к периферийным вычислениям, гиперконвергентным системам, решениям для машинного обучения и т. п.

Успешная работа SBC-2 на орбите продемонстрирует готовность фактически серийной вычислительной системы эффективно исполнять свои задачи на краю земной атмосферы — что, в свою очередь, развеет любые сомнения в отношении её применимости для любых земных edge-приложений. В сотрудничестве с Microsoft Azure Space компания НРЕ откроет доступ исследователям со всего мира к возможностям SBC-2, позволяя динамически перераспределять нагрузку между локальным edge-узлом на борту МКС и поистине безграничными возможностями наземного вычислительного облака.

Под эгидой Microsoft Research могут реализовываться такие проекты, как изучение и прогнозирование земных пылевых бурь (с расчётом создать адекватную модель для предсказания аналогичных явлений на Марсе), сопоставление в реальном времени результатов лабораторного культивирования гидропонных растений на МКС и в реперной земной теплице, изучение физической природы процессов, приводящих к образованию молний (опять-таки, одновременно из космоса и с поверхности Земли) и т. п. Исследовательские группы, готовые предложить увлекательные и полезные задачи для SBC-2, приглашаются оставлять свои предложения на специальном сайте программы.

Источник: Максим Белоус, crn.ru

Версия для печати (без изображений)   Все новости